貝能基于新能源汽車800V平臺推出該壓縮機(jī)驅(qū)動方案，目前方案已經(jīng)通過臺架壓力測試，EMC以及安規(guī)測試，背壓可以在2.6MPa平穩(wěn)啟動(需要電機(jī)支持)，工作電壓范圍400~920V，最大相電流30A ,最高轉(zhuǎn)速12000RPM。方案由Microchip單片機(jī)dsPIC33CK系列，1200V的碳化硅，隔離驅(qū)動器，隔離CAN收發(fā)器， DC-DC反激式控制器，運(yùn)放和比較器等器件構(gòu)成。

主控部分采用的主控微控制器（MCU）為Microchip的dsPIC33CK系列，其主頻高達(dá)100MHz，并具備高效的指令運(yùn)行效率。該MCU擁有單周期乘加指令和快速的6周期除法功能，內(nèi)置CAN-FD控制器，具備3個3.5Msps的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）內(nèi)核，其中兩個用于實(shí)時電流采集。

此外，它還配備了專用的PWM控制器，提供8對PWM輸出，并具有硬件過流故障引腳，非常適合用于電機(jī)控制。dsPIC33CK還具備看門狗、DMT（程序監(jiān)控定時器）、ECC（糾錯碼）以及CodeGuard?安全性等安全特性，并符合AEC-Q100 REV-H（等級1：-40°C至+125°C）和IEC 60730 B類安全庫標(biāo)準(zhǔn)。

dsPIC33CK框圖

功率器件采用碳化硅，25攝氏度持續(xù)工作電流最大60A,100攝氏度時持續(xù)過流能力為45A，可以覆蓋市面上絕大部分新能源汽車壓縮機(jī)的應(yīng)用，耐壓1200V，適合800V平臺應(yīng)用。

隔離門極驅(qū)動器采用隔離驅(qū)動器，其峰值驅(qū)動電流為5A，峰值吸收電流為7A，高低邊隔離電壓可達(dá)1800V，輸入輸出間隔離電壓為6KVrms。通過配置外部電阻，可以控制輸出死區(qū)時間，最高輸出電壓為25V，最大開關(guān)頻率可達(dá)1MHz，滿足了對MOSFET和IGBT驅(qū)動的廣泛要求。

為了實(shí)現(xiàn)弱電與強(qiáng)電端的隔離，因此CAN收發(fā)器需要使用隔離，支持CAN-FD協(xié)議，最高波特率為5Mbps，工作電壓為5V，隔離電壓高達(dá)5000VRMS（WSOP8），共模輸入電壓范圍為正負(fù)30V。

運(yùn)算放大器部分具備軌對軌輸入、高阻抗和低噪聲特性，工作電壓范圍為1.8V至6V，帶寬為1MHz，最大輸出電流為150mA，靜態(tài)工作電流為85uA，工作溫度范圍為-40至125攝氏度。

低壓DC-DC隔離使用反激控制器與高頻變壓器實(shí)現(xiàn)，該控制器最高工作電壓40V，滿足汽車12V輸入的尖峰上限，控制器通過AEC- Q100 Grade 1 Certified，采用外掛MOSFET的控制方式，適合各種負(fù)載環(huán)境，內(nèi)置過流保護(hù)，最高M(jìn)OSFET柵極驅(qū)動電流為1.5A,輕松匹配各種MOSFET。

MCU部分

功率部分（其中一相）

運(yùn)放部分（其中一相）

本方案軟件部分基于Microchip的AN1292應(yīng)用手冊，采用FOC控制算法和SVPWM調(diào)制方式，估算器基于穩(wěn)態(tài)時D軸反電動勢為零的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置獲取，具有快速收斂、易于配置和高魯棒性的特點(diǎn)。

軟件框圖

轉(zhuǎn)子位置估算器原理

軟件開發(fā)環(huán)境

• 工作電壓：400~920V

• 輸出功率：6.0KW

• 控制方式：FOC正弦控制

• 啟動方式：（可選）IPD+HFI

• 控制算法：無傳感器PLL+HFI（可選）

• 調(diào)制方式：SVPWM

• 電流采樣方式：雙電阻采樣

• 調(diào)制頻率：10KHz~20KHz

• 電機(jī)轉(zhuǎn)速：8000RPM~12000RPM @ 4極對

• 保護(hù)功能：缺相，過流、欠壓、過壓、過溫保護(hù)，堵轉(zhuǎn)保護(hù)等。

• 主要特點(diǎn)：帶載能力強(qiáng)，啟動迅速可靠，動態(tài)性能佳，效率高、噪聲低

• 最低工作電壓：400V

• 背壓：2.6MPa

• 平衡壓：1.8MPa

• 最低轉(zhuǎn)速：500RPM

• 最高轉(zhuǎn)速：12000RPM

• 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性：小于+/-5%

0公斤啟動波形

16公斤啟動波形